专利名称：记录视频数据信号序列的装置和记录载体及方法
技术领域：
本发明涉及一种在记录载体上记录视频数据信号序列的设备，该视频信号序列包括无需参考其它图像而编码的帧内图(intra-picture)类型的图像以及参考其它图像而编码的帧间图(inter-picture)类型的图像，该设备包括-输入装置，用于接收视频数据信号；-发生装置，用于产生特征点信息信号，该特征点信息信号识别在该视频数据信号序列中的特征点，该特征点信息信号包括信息块，该信息块包括-定义在该视频数据信号序列中的特征点的位置的位置数据；以及-提供关于从所述帧内图类型的图像中选取的I图像尺寸的信息的尺寸数据；-处理装置，用于将多个特征点所述特征点信息信号处理成特征点信息信号序列；以及-写装置，用于在该记录载体上写入所述的视频数据信号序列以及所述的特征点信息信号序列。
本发明还涉及一种设备，用于再生包括无需参考其它图像而编码的帧内图类型的图像以及参考其它图像而编码的帧间图类型的图像在内的视频数据信号序列，为所述的视频数据信号序列使用一个相应的特征点信息信号序列，该特征点信息信号序列包括用于多个特征点的特征点信息信号，该特征点信息信号识别在该视频数据信号序列中的特征点，该特征点信息信号包括信息块，其中该信息块包括-定义在该视频数据信号序列中该特征点的位置的位置数据；以及-提供关于从所述帧内图类型的图像中选取的I图像的尺寸的信息的尺寸数据；该设备包括-输入装置，用于接收该视频数据信号序列及相应的特征点信息信号序列；-提取装置，用于从所述的特征点信息信号序列中提取所述信息块；以及-处理装置，用于利用该信息块将该视频数据信号序列处理成视频数据信号。
此外，本发明涉及一种产生关于在视频数据信号序列中的特征点的信息信号序列的方法，该视频数据信号序列包括无需参考其它图像而编码的帧内图类型的图像以及参考其它图像而编码的帧间图类型的图像，其中对于一个特征点产生一个信息块，该信息块包括-定义在所述视频数据信号序列中的特征点的位置的位置数据；以及提供关于从所述的帧内图类型的图像中选取的I图像尺寸的信息的尺寸数据。
另外，本发明涉及被提供给所述视频数据信号序列和所述特征点信息信号序列的记录载体。
CPI(特征点信息)表在包含来自该节目的字节的文件中的位置(字节号)上映射时间轴(在该节目中某个图像或场景被示出的时刻)。如果比特率是未知的或者不是恒定的，则这一点尤其重要。该特征点使得在所被录制的节目中基于呈现时间来进行随机访问是可能的。
图1图示了在该文件中的特征点(CP)的位置。坐标轴P表示在该文件中的位置。
在图2中给出了存储设备的分层结构的示意图。
在AV应用(APP)中创建的文件被发送到所示文件系统层(FS)。在这里进行来自文件的字节在由比特引擎(BE)传递的逻辑地址空间上的映射。该映射被存储在FS数据库中。
在比特引擎中，实现在物理地址空间上的、对逻辑地址空间的映射。所述在该AV-应用中被创建的文件是包含该AV节目的内容和AV数据库的实时文件。该AV数据库包含用于访问该实时文件的导航数据。该CPI表是该导航数据的一部分并且它被存储在该AV数据库文件中。
在MPEG2的情形下被编码为AV信号的特征点在所述时间轴上是-所谓的I图像(帧内图)的起点，-P图像的起点，-音频访问单元(在只有音频信号的情况下)的起点。
I图像的起点是最重要的，因为无需前面的信息，解码就可以开始。如果前面的I图像(或P图像)也被提及，则P图像的起点可能是重要的。
在操作过程中，被呈现的节目的CPI表被存储在所述应用层的(DRAM)存储器中。这就是为什么该CPI表的尺寸应该是有限的原因。CPI表可以很大，正如在下一个例子中所解释的。
来自在该文件中的位置的地址由在该文件中的源分组号所代表。利用MPEG2传输流，则每一个源分组包括188个字节的传输流分组和4个字节的时间戳。对于25G字节的容量，我们需要28个比特来代表在该节目中的特征点的这个地址。
在时间访问上的精度应该小于访问单元的持续时间。对于5毫秒的精度和24小时的总的播放时间，我们需要25个比特来代表该时间信息。
来自被存储的节目的CPI表可能包含许多项。图像组(GOP)的持续时间少于半秒钟。每个GOP以一幅I图像开始。如果在该CPI表中的项是为所有的I图像做出的，那么对于每小时的播放时间有至少7200个项。大容量盘的播放时间可以是非常大的(例如12个小时)，这会带来大约100.000个项。
有4个字节用于地址和另外4个字节用于呈现时间，我们就停止在800K字节的尺寸。
该CPI表也被用于象快进和后退的花样播放(trick play)。在花样播放中不是所有的图像都能够被呈现。如在图3中所示，经常只有所述I图像(I)，或者所述I图像的某些被呈现。所以不是全部的源分组都必须被读出，而是只有那些被用于呈现的源分组被读出。所述I图像的尺寸是不固定的，尺寸可以是数十或者数百K字节。
读取冗余信息要花费时间，在该时间内另一幅I图像可能已经被读出。这提高了花样播放性能因为每秒钟可能已经呈现更多的图像。
在其它一些系统中，这是通过让在所述CPI表中的每一个项不仅具有呈现时间和在该文件中的地址，还具有所述I图像的尺寸或者包含来自该I图像的最后一个字节的所述源分组的地址来解决的。该I图像的尺寸是在具有192个字节尺寸的源分组中被测量的。I图像的尺寸可以是几百K字节。需要10个以上的比特来指示该I图像的尺寸。对于在该表中的项，这将导致另外2个字节。该表的尺寸增大，并且它不再是对准的4个字节。
在驱动中，只有ECC块(B)的单元能够被读取。如果只需要来自某个ECC块的几个字节，那么仍然必须读取整个的ECC块。
非常精确地指示所述I图像的尺寸是没有用的。这一点在图4中被示意性地示出。如果已经知道只有两个ECC块必须被读出而不是5个ECC块，这就足够了。在接下来的段落中给出了在实际中可能出现的一些数字。
MPEG传输流的比特率是8Mbps(1兆字节每秒)。
一个GOP是0.5秒，因此GOP的平均尺寸是0.5M字节。
ECC块的尺寸是64k字节，因此一个GOP平均是8个ECC块。
I图像的最大尺寸被取为等于解码缓冲(～225K字节，～4个ECC块)。
I图像的平均尺寸要小得多，它可能是百K字节的量级(＜2个ECC块)。
如果已经指出所述I图像的尺寸是＜128K字节的，那么决不会有多于3个ECC块必须被读取。如果这个尺寸是未知的，则5个ECC块必须被读取。
本提议的目标是给出所述I图像的尺寸的指示。因此不会读取比所需要的更多的ECC块。而且也保持用于所述I图像的尺寸的比特数尽可能地低。为了这一目的我们可以使用下面的性质。
如果该视频类型指出它是用于P图像的项，那么这个尺寸是不重要的。用于花样播放的P图像只在低速率上是重要的。这里要么在读取时能够找到该图像的结束并且一找到该结束就产生到下一幅图像的开始的跳转，要么整个流都被读取。
这些考虑已经导致了在图5中所示的CPI表的一个项的结构。呈现时间戳(PTS)规定了在该视频数据序列的呈现期间特定的图像要被呈现的时间以及源分组号(SPN)规定了在该视频数据序列中所述特征点所位于的地址。TYP包含关于该项的类型以及该I图像的尺寸的信息。在该例中，在该CPI表中的项具有4个字节的尺寸用于TYP的4个比特，用于PTS的11个比特以及用于SPN的17个比特。
在来自TYP的4个比特中，该视频项的类型和该I图像的尺寸一起被给出。所述项的类型是通过位b0..b3被给出的
1xxx带有序列报头的I图像，xxx代表该图像的尺寸。
0yyy不带序列报头的I图像，yyy代表该I图像的尺寸。在yyy中至少其中一个位是“1”0000 P图像关于xxx和yyy的值的例子在表1中被给出，其中k是缩放因子。
作为例子对于标准清晰度电视(SD-TV)k＝1对于高清晰度电视(HD-TV)k＝2并且s1＝64kBs2＝128kBs3＝192kBs4＝256kBs5＝320kBs6＝384kB在另一个例子中k＝1并且s1＝128kB，s2＝256kB，s3＝384kB，s4＝576kB，s5＝896kB，s6＝1280kB。
但是在另一个例子中TYP可以具有3比特的长度，只有1比特携带关于该I图像的尺寸的信息。它的值对于尺寸小于128kB的I图像可以是二进制“1”，并且对于在该尺寸没有详细说明时的情况下可以是二进制“0”。
图1示意性地图示了在该文件中的特征点(CP)的位置。
图2示出了存储设备的分层结构的示意图。
图3示意性地图示了在该文件中的I图像(I)的位置。
图4示意性地图示了I图像(I)和ECC块(B)。
图5示出了在所述CPI表中的一个项的例子。
图6示出了根据本发明的、记录视频数据信号序列的设备的实施例。
图6示出了根据本发明的、用于记录视频数据信号序列的设备的实施例。该设备包括用以接收视频数据信号的输入终端1以及视频数据信号处理单元100。该信号处理单元100经由输入终端1接收所述视频数据信号，并且将该视频数据信号处理成视频数据信号序列，以在记录载体3上记录该视频数据信号序列。此外，读/写单元102是可用的。该读/写单元102包括一个读/写头104，在本例中是光读/写头，以读/写该视频数据信号的序列以及相应的来自所述记录载体/在所述记录载体3上的CPI。此外，给出了定位装置106以在穿过该记录载体3的径向方向上定位所述头104。为了放大待记录的信号，给出了读/写放大器108并且放大从所述记录载体3读取的信号。发动机110可响应于由发动机控制信号发生单元112提供的发动机控制信号，而可用于使该记录载体3旋转。给出了微处理器114以经由控制线116、118和120来控制所有的电路。
该信号处理单元100还适于为所述视频数据信号序列产生相应的CPI。为了这一目的，该信号处理单元100，例如，能够在该视频数据信号序列中识别I图像的位置和尺寸。此外，该信号处理单元100能够为对应于该I图像的特征点产生一个信息块，包括如在上面的例子中所定义的TYP、PTS和SPN。
该CPI可以暂时被存储在存储器132中，直到完成了将该视频数据信号处理成所述视频数据信号的序列并且最终完成在所述记录载体3上的后续记录。然后，被存储在该存储器132中的CPI可以在该记录载体3上被记录。
权利要求
1.一种在记录载体上记录视频数据信号序列的设备，该视频信号序列包括无需参考其它图像而编码的帧内图类型的图像以及参考其它图像而编码的帧间图类型的图像，该设备包括-输入装置，用以接收视频数据信号；-发生装置，用以产生特征点信息信号，该特征点信息信号识别在该视频数据信号序列中的特征点，该特征点信息信号包括信息块，该信息块包括-定义在该视频数据信号序列中的所述特征点的位置的位置数据；以及-提供与从所述帧内图类型的图像中选取的I图像的尺寸有关的信息的尺寸数据；-处理装置，用以将多个特征点的所述特征点信息信号处理成特征点信息信号的序列；以及-写装置，用以在该记录载体上写入该视频数据信号的序列以及该特征点信息信号的序列；其特征在于该设备包括-分类装置，用以将所述I图像的尺寸分类到多个预定义的尺寸间隔中的一个尺寸间隔内；-映射装置，用以将该尺寸间隔映射到该尺寸数据中。
2.如在权利要求1中所述的设备，其特征在于该分类装置被设计成根据所述帧内图类型的图像的尺寸分布而对所述I图像的尺寸进行分类。
3.如在权利要求1中所述的设备，其特征在于该映射装置被设计成为所述尺寸数据使用一个比特。
4.如在权利要求1中所述的设备，其特征在于该分类装置被设计成使用不同长度的尺寸间隔。
5.如在权利要求1中所述的设备，其特征在于该分类装置被设计成使用被量化为多个纠错码群集的尺寸倍数的尺寸间隔。
6.如在权利要求1中所述的设备，其中该信息块包括识别从所述的帧内图类型的图像和帧间图类型的图像中选取的图像类型的识别数据，该设备的特征在于该发生装置被设计成将所述识别数据同所述尺寸数据结合在一起。
7.如在权利要求1-6中的任何一个所述的装置，该记录载体是盘状的光记录载体，其特征在于，该写装置包括光读/写头、用以定位该光读/写头的定位装置以及用以使该记录载体旋转的移动装置。
8.一种用于再生视频数据信号的序列的设备，该视频数据信号的序列包括无需参考其它图像而编码的帧内图类型的图像以及参考其它图像而编码的帧间图类型的图像，为所述视频数据信号序列使用一个相应的特征点信息信号序列，该特征点信息信号序列包括用于多个特征点的特征点信息信号，该特征点信息信号识别在该视频数据信号序列中的特征点，该特征点信息信号包括信息块，其中该信息块包括-定义在所述视频数据信号序列中的特征点的位置的位置数据；以及-提供与从所述帧内图类型的图像中选取的I图像的尺寸有关的信息的尺寸数据；该设备包括-输入装置，用以接收所述视频数据信号的序列和相应的特征点信息信号的序列；-提取装置，用以从所述特征点信息信号的序列中提取所述信息块；以及-处理装置，用以利用该信息块将该视频数据信号序列处理成视频数据信号；其特征在于-该提取装置被设计成检索该尺寸数据并且将该尺寸数据映射到多个预定义的尺寸间隔中的一个尺寸间隔；-该处理装置被设计成使用关于该尺寸间隔的信息。
9.如在权利要求8中所述的设备，其中该信息块包括识别从所述帧内图和帧间图中选取的图像类型的识别数据，该设备的特征在于所述用以提取该信息块的装置被设计成将该识别数据从该尺寸数据中分离开来。
10.如在权利要求8-9中的任何一个所述的设备，其特征在于该输入装置被设计成从记录载体接收该视频数据信号的序列以及相应的特征点信息信号的序列。
11.如在权利要求10中所述的设备，其特征在于该输入装置被设计成从盘状的光记录载体上接收该视频数据信号的序列以及相应的特征点信息信号的序列。
12.一种产生信息信号序列的方法，该信息信号序列有关在一个视频数据信号序列中的特征点，该视频数据信号序列包括无需参考其它图像而编码的帧内图类型的图像和参考其它图像而编码的帧间图类型的图像，其中为一个特征点产生一个信息块，该信息块包括-定义在该视频数据信号序列中该特征点的位置的位置数据；以及-提供与从所述帧内图类型的图像中选取的I图像的尺寸有关的信息的尺寸数据；其特征在于，-该I图像的尺寸被分类到多个预定义的尺寸间隔中的一个尺寸间隔内；以及-该尺寸间隔被映射到该尺寸数据中。
13.如在权利要求12中所述的方法，其特征在于根据所述帧内图类型的图像的尺寸分布而将所述I图像的尺寸分类到该尺寸间隔内。
14.如在权利要求12中所述的方法，其特征在于在该信息块中的一个比特被用于该尺寸数据。
15.如在权利要求12中所述的方法，其特征在于该尺寸间隔具有不同的长度。
16.如在权利要求12中所述的方法，其特征在于该尺寸间隔以一个纠错码群集的尺寸的倍数进行量化。
17.如在权利要求12中所述的方法，其中该信息块包括识别从所述帧内图类型的图像和帧间图类型的图像中选取的图像类型的识别数据，其特征在于，该识别数据同该尺寸数据结合在一起。
18.一种被提供以利用如在权利要求1-7中任何一个所述的设备来记录的所述视频数据信号序列和特征点信息信号序列的记录载体。
全文摘要
提出了用于在记录载体(3)上记录视频数据信号序列的设备。该设备包括用以接收视频数据信号的输入(1)装置，用以产生特征点信息信号的发生装置(100)，用以将多个特征点的特征点信息信号处理成特征点信息信号(CPI)序列的处理装置以及用以在该记录载体(3)上写入所述的视频数据信号序列和所述的特征点信息信号序列的写装置(108)。该特征点信息信号识别在该视频数据信号序列中的特征点。提出了关于所述CPI的、旨在提供存储关于I图像尺寸的信息的简洁方式的多种措施。
文档编号H04N5/783GK1625904SQ03803061
公开日2005年6月8日 申请日期2003年1月29日 优先权日2002年2月1日
发明者W·J·范格斯斯特, M·卡托, M·纳卡穆拉, K·纳卡穆拉, T·亚吉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司, 索尼株式会社, 松下电器产业株式会社